Question

【题目】同学们在学习过程中了解到，CO、H2、C都是具有还原性的物质，在一定条件下能还原氧化铁或氧化铜等物质，在老师的指导下，全班同学分成了三个实验小组进行实验。

(一)甲组同学对炼铁产生了兴趣，他们所用的药品和装置如图所示 (杂质不参与任何反应)。请回答有关问题：

(1)组装好实验装置后，应先进行的操作是_______，再装入药品。实验开始时，先通一会 CO，作用是_____。

(2)实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的主要现象为________，A 装置中反应的方程式为_____________。

(3)停止加热后，还要再通一会儿CO，除了将A装置中的CO2送入 B 装置的溶液中，另一个作用是______。

(4)若将B装置改成C虚线方框内装置，则该装置还起到的作用是________。

(5)若反应过程中装置A固体质量的变化情况如图所示，则所取氧化铁样品中Fe2O3的质量为__________g。

(二)乙组同学设计了下图所示的装置，测定水的组成 (杂质不参加反应，已知浓硫酸具有吸水性，假定A、C装置能完全吸收相应的物质)。

反应后测得B中玻璃管 (含药品)质量减少ag，C中洗气瓶 (含药品)质量增加 bg。请回答有关问题：

(1)请用含 a、b的式子表示出水中氢、氧元素的质量比为__________

(2)下列因素中，对测定结果无影响的是_______ (填序号)。

A．玻璃管中的氧化铁没有完全反应 B．缺少A 装置

C．氧化铁不干燥 D．有部分氧化铁被还原成了四氧化三铁

(三)丙组同学利用如图所示的装置进行了木炭还原氧化铜的实验探究，并利用铁丝网罩集中火力，以获得反应所需的高温。

（提出问题）

木炭还原氧化铜产生什么气体？

（提出猜想）

根据反应前后元素组成不变，产生的气体有三种情况：

①CO；②CO2；③____________

（设计方案）实验前后分别对试管和烧杯里的物质进行称量，数据设计如下：

称量对象	反应前质量	反应后质量	质量差
试管+固体混合物	M1	M2	△m1 即(M1-M2)
烧杯+澄清石灰水	M3	M4	△m2 即(M4-M3)

(1)若△m2=0，说明反应产生的气体不能被澄清石灰水吸收，则猜想_____________成立。

(2)若猜想②正确，理论上△m1与△m2的关系是：△m1___________△m2(填“＞”、“＜”或“=”)。

（实验并记录）实验得到的数据如下表：

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称量对象	反应前质量	反应后质量	质量差
试管+固体混合物	69.8g	65.4g	△m1
烧杯+澄清石灰水	118.8g	122.6g	△m2

用以上实验数据分析，结果应该是猜想_______成立。根据这个结论，该实验装置的缺陷是__________。

（反思与评价）经查阅资料知道：木炭还原氧化铜产生CO2气体，该反应的化学方程式为：_______。

本次实验结果与资料显示不一致，你觉得可能原因是_________ (填序号)。

A．装置漏气 B．生成的CO2 部分与过量的C反应生成了CO

C．装置内还残留有CO2气体未被吸收

Answer 1

【答案】检查装置气密性 排净空气防爆炸 红色固体变黑 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 防倒吸/防氧化 收集CO防污染 8 AD CO和CO2 ① = ③ 尾气未处理 2CuO+C2Cu+CO2↑ ABC

【解析】

（一）（1）组装好实验装置后，应先进行的操作是检查装置气密性，再装入药品。实验开始时，先通一会 CO，作用是排净空气防爆炸。

（2）实验进行一段时间后，玻璃管A中的氧化铁被CO还原为Fe单质，因此会看到玻璃管A中的固体物质由红棕色变为黑色，在A装置中反应的方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。

（3）停止加热后，还要再通一会儿CO，除了将A装置中的CO2送入B装置的溶液中，另一个作用是防止Fe在热的空气中再被氧化为Fe2O3；同时由于装置气体温度降低，压强减小，澄清石灰水可能会被倒吸至A，使容器炸裂，即通入CO的作用是防止氧化和防倒吸。

（4）CO有毒，应进行尾气处理，若将B装置改成C 虚线方框内装置，则该装置还起到的作用是收集CO，防止污染大气的作用。

（5）若反应过程中装置A固体质量的变化情况如图所示，固体减少的质量即氧化铁中氧元素的质量：13.6g－11.2g=2.4g，设氧化铁的质量为x，则，x=8g，则所取氧化铁样品中Fe2O3的质量为8g。

（二）（1）反应后测得B中玻璃管 (含药品)质量减少ag是氧元素的质量，C中洗气瓶 (含药品)质量增加 bg包含氧元素和氢元素，故水中氢、氧元素的质量比为。

（2）A、玻璃管中的氧化铁没有完全反应，不会影响氢、氧元素的比例关系，故A正确； B、缺少A 装置，则会造成水的质量偏大，而计算的氧元素取决于固体减少的质量，会造成氢、氧质量比偏大，故B错误；

C、氧化铁不干燥，加热过程中导致测得减少的固体质量比氧化铁中氧元素的质量偏大，而且测得水的质量也不准确，故C错误；

D、有部分氧化铁被还原成了四氧化三铁，不会影响氢、氧元素的比例关系，故D正确。故选AD。

（三）[提出猜想]木炭还原氧化铜产生什么气体应可能有：①CO；②CO2；③CO和CO2三种情况；

[设计方案]（1）因CO不溶于水，CO2溶于澄清石灰水中。△m2=0，说明反应产生的气体不能被澄清石灰水吸收，该气体是CO，所以猜想①成立；

（2）因CO不溶于水，CO2溶于溶于澄清石灰水中，若猜想②正确，理论上△m1与△m2相等，即：△m1=△m2；

[实验并记录]根据实验数据得到，△m1 = M1－M2=69.8g－65.4g=4.4g；△m2=M4 -M3 =122.6g-118.9g=3.7g，△m2≠0且△m1 ≠△m2 ，因此猜想①②均不正确，猜想③成立。

[反思与评价]经查阅资料知道：木炭还原氧化铜产生CO2气体，该反应的化学方程式为：CuO+C2Cu+CO2↑。

本次实验结果与资料显示不一致，你觉得可能原因是

A、若装置漏气，对△m1没有影响，但生成的CO2 部分漏出，造成△m2偏低，故A正确；

B、若生成的CO2部分与过量的C反应生成了CO，会造成CO2偏低，△m2偏低，故B正确；

C、若装置内还有CO2气体未被吸收，会造成△m2偏低，故C正确。因此合理选项是ABC。